CN1878497A - 内窥镜装置及使用它的摄影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的在内窥镜装置的前端部(10)上，设置有具有不同方向的光轴(L)的3个物镜(11)。该物镜(11)具有以光轴(L)为中心的规定的视场角(θ)。各物镜(11)配置为各自的视场的周边部与邻接的其它的物镜(11)的视场的周边部重复。因此，通过3个物镜(11)，前端部(10)作为整体具有比物镜(11)的视场角(θ)大的范围的不中断的视场角(φ)。用摄像元件对由该视场角(φ)捕捉到的被检查部位的各光学像进行拍摄。

Description

内窥镜装置及使用它的摄影方法
技术领域
本发明涉及在医疗及产业中使用的内窥镜装置及使用它的摄影方法。
背景技术
一直以来，将细长的插入部插入到体腔内(管腔部)、对体腔内进行拍摄的医疗用内窥镜被广泛使用。
该内窥镜例如如图7所示，在插入部100的前端配置有物镜110。物镜110将光轴L设定在长轴方向上，通过以该光轴L为中心的规定的视场角θ(例如140度左右)捕捉前方的被检查部位(观察部位)。并且，物镜捕捉到的被检查部位的光学像通过未图示的配置在内部的镜头机构(中继光学系统等)在CCD(Charge Coupled Device)等摄像元件上成像。
即，如果将图7所示那样的插入部100插入到体腔内，则内窥镜能够对插入部100前方的被检查部位进行拍摄。
在插入部100设置有连结弯曲块(湾曲駒)而构成的弯曲自如的弯曲部、和与该弯曲部邻接的具有可挠性的柔软的可挠管部。由此，插入部100形成为以规定的弯曲半径弯曲自如。
如专利文献1所公开的那样，通过观察者的操作(例如，未图示的手动操作部的操作)，能够使插入部100向任意方向弯曲，使其视场方向适当变化。
这样的内窥镜不仅用在医疗中，也可以用在工业中。例如，内窥镜由于能够对成套设备的配管内及机械内部等进行拍摄，所以可以在非破坏检查等中使用。
如上所述，该内窥镜形成为弯曲自如。因此，在插入到具有比弯曲半径大的内径的管腔部(例如食道及胃)中的情况下，通过将插入部100弯曲，能够在物镜的视场角的范围内对管腔部进行拍摄。
但是，在将插入部100插入到具有比弯曲半径小的内径的管腔部的情况下，难以将插入部100弯曲。因此，如图8所示，内窥镜只能以视场角θ对物镜前方的部位进行拍摄。即，在管腔部的内壁具有褶皱形状等的情况下，由于视场角狭窄，所以有产生拍不到的部位(例如，褶皱的深处及背侧等)的问题。
即使在插入部100可以弯曲的情况下，为了在比视场角θ大的范围(例如整周360度)内对插入部100的周围进行拍摄，也需要观察者使插入部适当弯曲。观察者必须适当操作手动操作部(操作把手等)。
但是，该操作不仅烦杂而且需要某种程度的熟练。
此外，即使是熟练的观察者，虽然能够在较大的范围内进行拍摄，但是也不能同时对离开规定距离以上的部位进行拍摄。即，为了对相互形成的角度比物镜110的视场角大的2个部位进行拍摄，需要错开摄影时刻。
因此，在以往的内窥镜中有如下问题：同时对离开规定的角度以上的2个部位进行拍摄，不能描绘其独立动作的状况、及一个动作影响另一动作的状况。即，在以往的内窥镜中，不能进行满足观察者的要求的摄影。
专利文献1：(日本)特开平5-15484号公报。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种能够适当进行较大范围内的摄影的内窥镜装置以及摄影方法。
为达到上述目的，本发明的第1技术方案的内窥镜装置，具备细长的插入部，其特征在于，
在上述插入部中配置有：
多个物镜光学机构，具有规定的视场角，朝向不同的视场方向设置；
传递光学机构，传递分别入射到上述各物镜光学机构的光束；
摄像机构，对由上述传递光学机构传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
根据该结构，多个物镜光学机构分别具有规定的视场角θ(例如140度左右)，朝向不同的视场方向设置。传递光学机构例如由棱镜及中继透镜等构成，传递分别入射到物镜光学机构中的光束。摄像机构例如由CCD等构成，对由传递光学机构传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
结果，可以进行遍及较大范围的摄影。
也可以是，上述各物镜光学机构配置为各自的视场的周缘部与邻接的其它物镜光学机构的视场的周缘部重复；
上述摄像机构对以比各物镜光学机构的视场角大的范围内的不中断的视场角φ(例如240度左右)捕捉的光束的光学像进行拍。
为达到上述目的，有关本发明的第2技术方案的内窥镜装置，具备细长的插入部，其特征在于，
在上述插入部中配置有：
3个以上的物镜，具有规定的视场角，朝向不同的视场方向设置；
传递光学系统，传递分别入射到上述各物镜中的光束；
摄像元件，对由上述传递光学系统传递的光束在3个以上的区域中成像的各光学像进行拍摄。
根据该结构，3个以上的物镜分别具有规定的视场角θ(例如140度左右)，朝向不同的视场方向设置。传递光学系统例如由棱镜及中继透镜等构成，传递分别入射到各物镜中的光束。摄像元件例如由CCD构成，对由传递光学系统传递的光束在3个以上的区域成像而形成的各光学像进行拍摄。
结果，可以适当进行较大范围内的摄影。
也可以是，上述各物镜配置为各自的视场的周缘部与邻接的其它的物镜的视场的周缘部重复；
上述摄像元件在至少3个区域中，对以比各物镜的视场角大的范围内的不中断的视场角φ(例如240度左右)捕捉的光束的光学像进行拍摄。
为达到上述目的，有关本发明的第3技术方案的摄影方法，是具备细长的插入部的内窥镜装置的摄影方法，其特征在于，
在插入部中配置有：具有规定的视场角并朝向不同的视场方向设置的多个对物光学系统；传递入射到各对物光学系统中的光束的传递光学系统；对由传递光学系统传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄的摄像元件，
用各对物光学系统，以其一部分与邻接的其它对物光学系统的视场重复的各自的视场捕捉被检查部位；
用摄像元件对以比各对物光学系统的视场角大的范围内的不中断的视场角捕捉的被检查部位的光学像同时进行拍摄。
根据该方法，用各对物光学系统，以其一部分与邻接的其它的对物光学系统的视场重复的各个视场捕捉被检查部位，用摄像元件对以比各对物光学系统的视场角θ大的范围内的不中断的视场角φ的范围内的光束成像而形成的光学像同时进行拍摄。
结果，可以适当进行较大范围内的摄影。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可以适当进行较大范围内的摄影的内窥镜装置以及摄影方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的内窥镜装置的一例的立体图。
图2(a)是图1的内窥镜装置的前端部的正视图，图2(b)是图1的内窥镜装置的前端部的侧视图，图2(c)是图1的内窥镜装置的前端部的立体图。
图3(a)是用于说明物镜的视场角θ的示意图，图3(b)是用于说明前端部的视场角φ的示意图。
图4是用于说明前端部的内部构造的局部剖视图。
图5是用于说明用内窥镜装置拍摄管腔部的示意图。
图6是用于说明本发明的其它实施方式的前端部的内部构造的局部剖视图。
图7是用于说明以往的内窥镜的前端部的示意图。
图8是用于说明用以往的内窥镜拍摄的状况的示意图。
标号说明
1插入部
2操作部
10前端部
11物镜
12棱镜
13棱镜
14中继透镜
15摄像元件
20弯曲部
30可挠管部
40操作把手
50线缆
具体实施方式
以下，参照附图说明有关本发明的实施方式的内窥镜装置。
图1是表示在该发明的实施方式中使用的内窥镜装置的外观的立体图。如图所示，该内窥镜装置是包含细长而具有可挠性的插入部1、操作部2而构成的。
插入部1包括：配置有多个光学系统的前端部10、连结弯曲块而构成的弯曲自如的弯曲部20、和与该弯曲部20邻接的具有可挠性的柔软的可挠管部30。
操作部2包括操作把手40、和线缆50。
操作把手40通过公知的驱动机构与弯曲部20连接，对应于操作把手40的旋转(转动)，可以将弯曲部20向任意方向弯曲。
线缆50与未图示的图像处理装置及光源装置等拆装自如地连接。线缆50将由前端部10(配置有后述的摄像元件)拍摄的整个周围的光学像的影像信息供给图像处理装置。
接着，参照图2等说明前端部10。图2A是前端部10的正视图，图2B是前端部10的侧视图，并且，图2C是前端部10的立体图。
如图2A至图2C所示，前端部10的前端10a形成为大致圆锥台，在其斜面上以等间隔配置有3个物镜11。各物镜埋设在前端10a的斜面上，配置为分别具有不同方向的光轴L1～L3。
物镜11如图3A所示，具有以光轴L(L1～L3)为中心的规定的视场角θ(例如约140度)。
这里，各物镜11的视场如图3B所示，设定为各周边部与其它视场的周边部重复。通过将3个物镜的视场合成，前端部10整体具有没有中断的较大范围的视场角φ(超过180度的角度，例如约240度)。
参照图4说明前端部10的内部构造。图4是前端部10的部分剖视图。在图4中，示出了1个物镜11及与其对应地配置的光学系统的剖面，但是其余的2个物镜及与其对应地配置的光学系统也具有同样的剖面结构。
如图所示，在前端部10内设置有物镜11、棱镜12、13、中继透镜14、和摄像元件15。
物镜11如上所述，通过以光轴L为中心的规定视场角(例如，约140度)，捕捉用未图示的照明用探头照射照明光的前方的被检查部位(观察部位)。并且，各物镜11将入射的被检查部位的反射光的光束供给到棱镜12、13。
棱镜12、13使入射到物镜11上的光束分别以规定的角度折射，以便通过后级的中继透镜14在摄像元件15上成像。
中继透镜14由多个透镜组构成，入射通过棱镜12、13折射的光束，使被检查部位的光学像在摄像元件15的摄像面上成像。
摄像元件15由在前面配置有栅格状滤色器的CCD(Charge CoupledDevice)等构成，将通过中继透镜14供给并在摄像面上成像的光学像光电变换成电信号。
在摄像元件15中，摄像面被分成3个区域，使入射到不同的物镜11(物镜光学系统)中的光束成像在各区域中。
摄像元件15将光电变换成电信号的各光学像的影像信号，通过未图示的信号线供给到与操作部2的线缆50连接的图像处理装置。
以下，说明本发明实施方式的内窥镜装置的动作。
这里，如图5所示，说明内窥镜装置的插入部1(前端部10)插入到比较狭窄的管腔部中的情况。
插入到管腔部中的前端部10对应于操作把手40的操作而适当转动。结果，前端部10通过3个物镜11、以视场角φ(例如240度左右)捕捉比物镜的视场角θ大的范围内的被检查部位(观察部位)。
如上述那样，参照图4，入射到各物镜11上的光束被棱镜12、13折射，通过中继透镜14在摄像元件15的摄像面的3个区域成像。
即，入射到不同物镜11中的显示被检查部位的光学像的光束，分别成像在摄像元件15的摄像面的3个区域中。
摄像元件15将成像的各光学像变换为电信号，将变换后的各光学像的影像信号通过未图示的信号线和线缆50，供给到图像处理装置中。
并且，图像处理装置在取得影像信号后，对其实施规定的图像处理，用对应各个部位的多个影像同时显示由各物镜11捕捉到的被检查部位。即，图像处理装置实时并同时显示3个物镜11分别捕捉到的被检查部位的影像。
这样，即使是从1个物镜11的视场角θ离开的2个被检查部位，也可以同时进行拍摄。
因而，如图5所示，不需要弯曲前端部10，即使管腔部的内壁为褶皱形状，也可以捕捉到褶皱深处及背侧。
此外，可以同时排摄离开视场角θ的2个部位的各自的动作状况、一个动作对另一个动作带来影响的状况，能够进行满足观察者的要求的摄影。
在上述实施方式中，说明了使入射到3个光学系统的光束在划分1个摄像元件的区域而成的摄像面上成像的情况，但是，摄像元件15的数量并不限于1个。
例如，也可以配置与物镜相同数量的摄像元件15。在此情况下，通过配合各物镜的朝向(配置的方位)而配置各摄像元件15，可以省略棱镜12、13。
即，如图6所示，配合物镜11的朝向而配置摄像装置15。即，摄像装置15的摄像面被配置为与物镜11的光轴L正交。图6只表示了1个物镜11及与其对应地配置的中继透镜14、以及摄像元件15的剖面。对于其它物镜，也同轴配置与其对应的中继透镜及摄像元件。
在这样配置的情况下，入射到物镜11中的光束直进并通过中继透镜14在摄像元件15上成像。即，因为不需要折射光束，可以省略棱镜12、13。
在上述实施方式中，说明了用图像处理装置分别同时显示由内窥镜装置拍摄到的3个被检查部位的图像的情况。但是，也可以通过将图像选择机构配置在摄像元件15和图像处理装置之间，来将从由摄像元件15拍摄的多个被检查部位的光学像中选择的光学像的影像信号输出到图像处理装置中。
进而，图像处理装置也可以根据从摄像元件15取得的各光学像的影像信号进行图像处理，生成3维全景图像。
即，如图3B所示，因为各物镜11的视场的周边部与邻接的其它周边部重复，所以，前端部10具有在不中断的较大范围内的视场角φ(例如约240度)。因此，图像处理装置可以根据所取得的各光学像，生成展开了较大范围内的被检查部位的图像的3维全景图像。该3维全景图像由于数据量相对较小，所以可以容易应用在电子卡片等中。进而，通过再生已保存的3维全景图像，例如与立体成像各光学像而生成的立体图像同样，可以再现具有现场感的详细的内窥镜影像。
另外，3维全景图像的生成，也可以不是由图像处理装置而是由具备摄像元件15的电路基板来实现。
在上述实施方式中，说明了在前端部10上配置3个光学系统(3个物镜、与各物镜11相对应的棱镜12、13、及中继透镜14)的情况。但是，这里的光学系统的数量只要是2个以上就可以，并不限于3个。
在使用视场角较大的物镜的情况下，例如即使光学系统的数量为2个，各物镜的视场也有一部分重复，也可以确保不中断的广角视场。
另一方面，在使用视场角狭窄的物镜的情况下，为了确保相互邻接的视场的重复部分，只要例如使光学系统的数量增加到4个以上、配置在前端部就可以。
在上述实施方式中，说明了将摄像元件15配置在前端部10内的情况，但是，也可以将摄像元件配置在操作部2内。入射到物镜11中的光束，例如通过光缆变换为光信号来传递，通过未图示的解调部进行解调。将解调后的光信号供给到操作部2内的摄像元件，作为被检查部位的光学像在摄像元件的摄像面上成像。
在这种情况下，可以实现前端部10的小型化。
在上述实施方式中，为了容易理解，说明了将摄影所需的最低限度的结构部件配置在前端部10内的情况，但也可以将例如照射照明光的结构部件等配置在前端部10内。在此情况下，将用于对被检查部位照射照明光的照明透镜配置在前端10a或其附近。将从与线缆50连接的未图示的光源装置供给的照明光，通过光缆等传递给照明透镜。另外，多个照明透镜也可以与物镜11对应地配置。
在此情况下，在拍摄时不需要照明用的探头等。
在不脱离本发明的主旨及范围的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施方式施加各种改进等。上述实施方式仅用于图解，并不限定本发明的范围。因而，本发明的范围并不参照上述记载，而是按照赋予了权利的权利要求书的等同的整个范围来决定。
本申请是以日本特许申请特愿2003-385205(2003年11月14日受理)为基础，包括其说明书、权利要求书、附图、以及摘要的内容。该申请的全部内容在这里引用。
工业实用性
如以上说明，根据本发明，可以提供能够适当进行较大范围的摄影的内窥镜装置等。

Claims (13)

1.一种内窥镜装置，具备细长的插入部(10)，其特征在于，
在上述插入部(10)中配置有：
多个物镜光学机构(11)，具有规定的视场角，朝向不同的视场方向设置；
传递光学机构(12、13、14)，传递分别入射到上述各物镜光学机构(11)的光束；
摄像机构(15)，对由上述传递光学机构(12、13、14)传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
2、如权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
上述各物镜光学机构(11)配置为各自的视场的周缘部与邻接的其它物镜光学机构(11)的视场的周缘部重复；
上述摄像机构(15)对以比各物镜光学机构(11)的视场角大的范围内的不中断的视场角捕捉的光束的光学像进行拍摄。
3、一种内窥镜装置，具备细长的插入部(10)，其特征在于，
在上述插入部(10)中配置有：
3个以上的物镜(11)，具有规定的视场角，朝向不同的视场方向设置；
传递光学系统(12、13、14)，传递分别入射到上述各物镜(11)中的光束；
摄像元件(15)，对由上述传递光学系统(12、13、14)传递的光束在3个以上的区域中成像的各光学像进行拍摄。
4、如权利要求3所述的内窥镜装置，其特征在于，
上述各物镜(11)配置为各自的视场的周缘部与邻接的其它的物镜(11)的视场的周缘部重复；
上述摄像元件(15)在至少3个区域中，对以比各物镜(11)的视场角大的范围内的不中断的视场角捕捉的光束的光学像进行拍摄。
5、一种内窥镜装置，具备细长的插入部(10)和与该插入部(10)连接的操作部(2)，其特征在于，
具备配置在上述插入部(10)中的如下构件：
多个物镜光学机构(11)，具有规定的视场角，朝向不同的视场方向设置；
传递光学机构(12、13、14)，传递分别入射到上述各物镜光学机构(11)中的光束；
光传输机构，在上述插入部(10)和上述操作部(2)之间，将由上述传递光学机构(12、13、14)传递的光束传输给摄像机构；
摄像机构(15)，配置在上述操作部(2)上，对由上述传递光学机构(12、13、14)传递的、由上述光传输机构传输的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
6、一种内窥镜装置，具备细长的插入部(10)，其特征在于，
在上述插入部(10)中配置有：
多个物镜光学机构(11)，设置为具有规定的视场角且视场方向不同；
传递光学机构(12、13、14)，具有不同光轴，沿着该光轴分别传递入射到上述各物镜光学机构(11)中的各光束；
摄像机构(15)，对由上述传递光学机构(12、13、14)传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
7、如权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于，
还具备图像选择机构，用于选择由上述摄像机构(15)拍摄的光学像的一部分。
8、如权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于，
还具备3维图像生成机构，合成由上述摄像机构(15)成像的各光学像，生成3维全景图像。
9、一种内窥镜装置，具备细长的插入部(10)，其特征在于，
在上述插入部(10)中配置有：
照明机构，将从规定的光源装置供给的光线照射到被检查部位；
多个物镜光学机构(11)，朝向不同的视场方向设置，以规定的视场角接受由上述照明机构照射的光线的反射光；
传递光学机构(12、13、14)，传递入射到上述各物镜光学机构(11)中的光束；
摄像机构(15)，对由上述传递光学机构(12、13、14)传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄。
10、一种摄影方法，是具备细长的插入部(10)的内窥镜装置的摄影方法，其特征在于，
在插入部(10)中配置有：具有规定的视场角并朝向不同的视场方向设置的多个对物光学系统(11)；传递入射到各对物光学系统(11)中的光束的传递光学系统(12、13、14)；对由传递光学系统(12、13、14)传递的光束成像而形成的各光学像进行拍摄的摄像元件(15)，
用各对物光学系统(11)，以其一部分与邻接的其它对物光学系统(11)的视场重复的各自的视场捕捉被检查部位；
用摄像元件(15)对以比各对物光学系统的视场角大的范围内的不中断的视场角捕捉的被检查部位的光学像同时进行拍摄。
11、一种摄影方法，利用内窥镜装置和与该内窥镜装置光学连接的摄像装置来进行的摄影方法，其特征在于，
准备内窥镜装置，该内窥镜装置配置有：朝向不同的视场方向设置并以规定的视场角接受被照射照明光线的被检查部位的反射光的多个对物光学系统(11)、和传递入射到各对物光学系统(11)中的光束的传递光学系统(12、13、14)；
用各对物光学系统(11)，以其一部分与邻接的其它的对物光学系统(11)的视场重复的各自的视场捕捉被检查部位；
用摄像装置(15)接受由内窥镜装置传输的通过传递光学系统(12、13、14)传递的光束成像而形成的被检查部位的光学像的光信号，对该光信号进行解调并拍摄被检查部位的光学像。
12、一种摄影方法，是利用具备细长的插入部(10)和通过连结部与该插入部连接的操作部(2)的内窥镜装置进行的摄影方法，其特征在于，
在插入部(10)中配置有：具有规定的视场角并朝向不同的视场方向设置的对物光学系统(11)、和传递入射到各对物光学系统(11)中的光束的传递光学系统(12、13、14)；
在连接部配置有将由传递光学系统(12、13、14)传递的光束变换为光信号来传输的光传输机构；
在操作部(2)配置有对由光传输机构传输的光信号进行解调的解调机构、和接受由解调机构进行了解调的光信号并对基于该光信号的光学像进行拍摄的摄像元件(15)；
用各对物光学系统(11)，以其一部分与邻接的其它对物光学系统(11)的视场重复的各自的视场捕捉被检查部位；
用摄像元件(15)，基于由传递光学系统(12、13、14)传递的光束的被解调后的光信号，对被检查部位的光学像进行拍摄。
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